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關(guān)鍵詞：    力控監(jiān)控組態(tài)軟件        ForceControl6.1          Zigbee無線技術(shù)      油井數(shù)據(jù)采集

1、行業(yè)背景
1.1、現(xiàn)狀
      由于實(shí)際地形的原因目前我國的油井一般都很分散，分布范圍廣，地區(qū)偏遠(yuǎn)采油廠一般由多口油井、計(jì)量站、管匯閥組，轉(zhuǎn)油站，聯(lián)合站、原油外輸系統(tǒng)、油罐以及油田的其它分散設(shè)施組成，整個采油廠的各種設(shè)施的工作狀態(tài)及采出油品的數(shù)據(jù)（主要有溫度、壓力、流量等）直接關(guān)系到油田生產(chǎn)的穩(wěn)定及原油質(zhì)量。如果對每一個采集點(diǎn)都采用GPRS/CDMA+RTU的數(shù)據(jù)采集方案不僅成本高而且由于邊遠(yuǎn)地區(qū)移動信號盲點(diǎn)多且一般軟件將GPRS網(wǎng)絡(luò)綁定虛擬串口的查詢訪問方式造成數(shù)據(jù)傳輸不穩(wěn)定的隱患，數(shù)據(jù)不能及時準(zhǔn)確地送到監(jiān)控中心，影響油井的動態(tài)分析和日常管理，不能及時有效地對油井的工作情況進(jìn)行分析和管理，影響油井的正常工作，降低了工作效率，增加了不必要的成本。
1.2、需求分析
       針對上述情況，必須采用新的技術(shù)進(jìn)行便捷有效的升級改造，在保證數(shù)據(jù)及時、有效的傳送到監(jiān)控調(diào)度中心的前提下，又要考慮降低升級改造的成本，針對此應(yīng)用場合，采用Zigbee技術(shù)與力控監(jiān)控組態(tài)軟件ForceControl6.1相結(jié)合通過其功能組件CommBridge進(jìn)行數(shù)據(jù)采集非常合適。

2、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

整個監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)可以分為三個層次
1） 基于Zigbee無線傳感器匯節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的完整無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，網(wǎng)絡(luò)采用星型或MESH網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜托枨髸r喚醒Zigbee模塊的通信方式，有效降低了每個Zigbee傳感器節(jié)點(diǎn)的功耗，減少了傳感器節(jié)點(diǎn)向匯節(jié)點(diǎn)上報數(shù)據(jù)時相互碰撞的概率。
2） 利用GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸匯節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，改變了傳統(tǒng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)需要依托有線公共網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)南拗?，使網(wǎng)絡(luò)具有非常顯著的優(yōu)點(diǎn)。
3） 上位監(jiān)控組態(tài)軟件力控ForceControl6.1。力控數(shù)據(jù)服務(wù)器只需要利用ADSL或者靜態(tài)IP就對多個遠(yuǎn)程設(shè)備進(jìn)行通訊，數(shù)據(jù)為并發(fā)處理、完全透明的解決方案，從而消除了一般軟件將GPRS網(wǎng)絡(luò)綁定虛擬串口的查詢訪問方式造成數(shù)據(jù)傳輸不穩(wěn)定的隱患。
3、Zigbee技術(shù)簡介
3.1、Zigbee簡介
       Zigbee是一種無線連接技術(shù)的商業(yè)化命名，該無線連接技術(shù)主要解決低成本、低功耗、低復(fù)雜度、低傳輸速率、近距離的設(shè)備聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。
       國際上，IEEE802.15.4工作組及Zigbee聯(lián)盟共同致力于該無線連接技術(shù)的推廣工作，其中，IEEE802.15.4工作組主要負(fù)責(zé)制定Zigbee物理層及MAC層的協(xié)議，其余協(xié)議主要參照和采用現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)，以便于今后不同廠商設(shè)備的互聯(lián)互通； Zigbee聯(lián)盟則負(fù)責(zé)高層應(yīng)用及市場推廣工作。而于2002年成立的Zigbee聯(lián)盟如今已經(jīng)吸引了上百家芯片公司、無線設(shè)備公司的加入。目前，F(xiàn)reescale、TI等國際巨頭都已推出了比較成熟的Zigbee開發(fā)平臺。
       Zigbee標(biāo)準(zhǔn)基于802.15.4協(xié)議棧而建立，具備了強(qiáng)大的設(shè)備聯(lián)網(wǎng)功能，它支持三種主要的自組織無線網(wǎng)絡(luò)類型，即星型結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(Mesh)和簇狀結(jié)構(gòu)(Cluster tree)，特別是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)健壯性和系統(tǒng)可靠性。
3.2、Zigbee技術(shù)特點(diǎn)
1)設(shè)備省電
      Zigbee技術(shù)采用了多種節(jié)電的工作模式，可以確保兩節(jié)五號電池支持長達(dá)6個月到2年左右的使用時間；
2)通信可靠
       Zigbee采用了CSMA－CA的碰撞避免機(jī)制，同時為需要固定帶寬的通信業(yè)務(wù)預(yù)留了專用時隙，避免了發(fā)送數(shù)據(jù)時的競爭和沖突；MAC層采用了完全確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，每個發(fā)送的數(shù)據(jù)包都必須等待接收方的確認(rèn)信息；
3)網(wǎng)絡(luò)的自組織、自愈能力強(qiáng)
      Zigbee的自組織功能：無需人工干預(yù)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能夠感知其他節(jié)點(diǎn)的存在，并確定連接關(guān)系，組成結(jié)構(gòu)化的網(wǎng)絡(luò)；
      Zigbee自愈功能：增加或者刪除一個節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)位置發(fā)生變動，節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障等等，網(wǎng)絡(luò)都能夠自我修復(fù)，并對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)地調(diào)整，無需人工干預(yù)，保證整個系統(tǒng)仍然能正常工作。
4)成本低廉
      設(shè)備的復(fù)雜程度低，且Zigbee協(xié)議是免專利費(fèi)的，這些可以有效地降低設(shè)備成本；
      Zigbee的工作頻段靈活，為免執(zhí)照頻段的2.4GHz，就是沒有使用費(fèi)的無線通信。
      網(wǎng)絡(luò)容量大一個Zigbee網(wǎng)絡(luò)可以容納最多254個從設(shè)備和一個主設(shè)備，一個區(qū)域內(nèi)可以同時存在200多個Zigbee網(wǎng)絡(luò)。 
5)數(shù)據(jù)安全 
      Zigbee提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權(quán)功能，加密算法采用AES-128，同時各個應(yīng)用可以靈活確定其安全屬性。 
4、GPRS技術(shù)和力控監(jiān)控組態(tài)軟件無線通訊特點(diǎn)
4.1GPRS網(wǎng)絡(luò)優(yōu)點(diǎn)
      GPRS網(wǎng)絡(luò)是覆蓋范圍廣，性能較為完善的無線網(wǎng)絡(luò)，GPRS通信網(wǎng)本身具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)糾錯能力，數(shù)據(jù)傳輸率較高可達(dá)128kbit/s能夠保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院蛯?shí)時性。
4.2 力控監(jiān)控組態(tài)軟件無線通訊特點(diǎn)
1）力控數(shù)據(jù)服務(wù)器只需要利用ADSL或者靜態(tài)IP就對多個遠(yuǎn)程設(shè)備進(jìn)行通訊，數(shù)據(jù)為并發(fā)處理、完全透明的解決方案，從而消除了一般軟件將GPRS網(wǎng)絡(luò)綁定虛擬串口的查詢訪問方式造成數(shù)據(jù)傳輸不穩(wěn)定的隱患；
2）心跳維護(hù)周期可單獨(dú)設(shè)置，有效的流量控制機(jī)制保證了遠(yuǎn)程應(yīng)用中節(jié)省通訊費(fèi)用；
所有設(shè)備的驅(qū)動程序支持通過移動GPRS、CDMA網(wǎng)絡(luò)與控制設(shè)備進(jìn)行通訊；
3）力控節(jié)點(diǎn)與其遠(yuǎn)程力控節(jié)點(diǎn)也可以進(jìn)行移動通訊；
4）力控支持設(shè)備主動通過GPRS上傳數(shù)據(jù)的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；
5）支持移動APN專網(wǎng)固定IP等方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。 5、上位監(jiān)控組態(tài)軟件力控ForceControl6.1
5.1力控監(jiān)控組態(tài)軟件ForceControl6.1簡述
　　力控Forcecontrol6.1工業(yè)監(jiān)控組態(tài)軟件是北京三維力控科技有限公司根據(jù)當(dāng)前的自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢，總結(jié)多年的開發(fā)、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和大量的用戶需求而設(shè)計(jì)開發(fā)的高端自動化軟件產(chǎn)品，是力控科技全體研發(fā)工程師集體智慧的結(jié)晶，該產(chǎn)品主要定位于國內(nèi)高端HMI/SCADA自動化市場及應(yīng)用，是企業(yè)信息化的有力數(shù)據(jù)處理平臺。       力控Forcecontrol6.1產(chǎn)品在數(shù)據(jù)處理性能、容錯能力、界面容器、報表等方面產(chǎn)生了巨大飛躍，力控Forcecontrol6.1在秉承力控6.0成熟分布式應(yīng)用技術(shù)的基礎(chǔ)上，功能更強(qiáng)大。
5.2力控監(jiān)控組態(tài)軟件Forcecontrol6.1主要特點(diǎn)
1）、互聯(lián)網(wǎng)時代的驕傲
　  提供在Internet/Intranet上通過IE瀏覽器以“瘦”客戶端方式來監(jiān)控工業(yè)現(xiàn)場的解決方案；支持通過PDA掌上終端在Internet實(shí)時監(jiān)控現(xiàn)場的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，支持通過移動GPRS、CDMA、GSM網(wǎng)絡(luò)與控制設(shè)備或其它遠(yuǎn)程力控節(jié)點(diǎn)通訊；
  　面向國際化的設(shè)計(jì)，同步推出英文版和繁體版，保證對多國語言版的快速支持與服務(wù)；
  　力控軟件內(nèi)嵌分布式實(shí)時數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫具備良好的開放性和互連功能，可以與MES、SIS、PIMS等信息化系統(tǒng)進(jìn)行基于XML 、OPC、ODBC、OLE DB等接口方式進(jìn)行互連，保證生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時地傳送到以上系統(tǒng)內(nèi)。
2）、強(qiáng)大的移動網(wǎng)絡(luò)
      支持通過移動GPRS、CDMA網(wǎng)絡(luò)與控制設(shè)備或其它遠(yuǎn)程力控節(jié)點(diǎn)通訊,力控移動數(shù)據(jù)服務(wù)器與設(shè)備的通訊為并發(fā)處理、完全透明的解決方案，消除了一般軟件采用虛擬串口方式造成數(shù)據(jù)傳輸不穩(wěn)定的隱患，有效的流量控制機(jī)制保證了遠(yuǎn)程應(yīng)用中節(jié)省通訊費(fèi)用。
3）、完整的網(wǎng)絡(luò)冗余及軟件容錯解決方案
　   作為民族產(chǎn)業(yè)的大型SCADA、DCS軟件，力控軟件支持控制設(shè)備冗余、控制網(wǎng)絡(luò)冗余、監(jiān)控服務(wù)器（雙機(jī)）冗余、監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)冗余、監(jiān)控客戶端冗余等多種系統(tǒng)冗余方式。
　   力控軟件支持控制設(shè)備冗余如SIEMENS公司的S7400H,GE的GE9070系列PLC的冗余模式，支持普通的232、485、以太網(wǎng)等控制網(wǎng)絡(luò)的冗余，支持控制硬件的軟冗余切換和硬冗余切換。
4）、穩(wěn)定的通訊處理
   　支持通過RS232、RS422、RS485、電臺、電話輪循撥號、以太網(wǎng)、移動GPRS、CDMA、GSM網(wǎng)絡(luò)等方式和設(shè)備進(jìn)行通訊。
  　支持主流的DCS、PLC、DDC、現(xiàn)場總線、智能儀表等1000多種廠家設(shè)備的通訊。
　  支持離線診斷，在開發(fā)環(huán)境下可以診斷是否正常通訊。
　  支持不同協(xié)議的設(shè)